Исследование влияния кольматации на массообменные процессы, протекающие при жидкостной коррозии цементных бетонов.

Цель диссертационного исследования: установить закономерности протекания массообменных процессов при жидкостной коррозии цементных бетонов с учетом влияния кольматации. Разработана математическая модель кольматации пор бетона, основанная на уравнениях массопереноса, которая позволяет оценивать глубину коррозионных повреждений цементных бетонов с учетом снижения проницаемости. Получены уравнения для определения скорости продвижения зоны кольматации и толщины слоя кольматанта при жидкостной коррозии цементного бетона; установлена зависимость скорости закупоривания пор и капилляров и толщины слоя осадка от изменения характеристик массопереноса с учетом порозности слоя кольматанта. С течением времени происходит замедление массообменных процессов, снижается скорость кольматации пор и увеличивается толщина слоя кольматанта. Проведена апробация разработанной математической модели кольматации натурным экспериментов; получены графические зависимости скорости продвижения зоны кольматации и толщины слоя продуктов коррозии при установленной порозности слоя для случая экспоненциального уменьшения значений коэффициента массопроводности во времени, соответствующие зависимостям, полученным по математической модели. Исследовано влияние кольматации пор и капилляров на долговечность цементных бетонов при жидкостной коррозии в ходе реального физико-химического процесса. Определены параметры массопереноса (коэффициенты массопроводности и массоотдачи), позволяющие судить о влиянии естественной и искусственной кольматации пор на торможение массообменных процессов в цементных бетонах при жидкостной коррозии. Коэффициент массоотдачи для бетона из портландцемента марки ПЦ 500-Д0 в 2 %-ом растворе MgCl2 составляет 1,53∙10-8 м/с, коэффициент массопроводности – 2,61·10-10 м2/с. Коэффициент массоотдачи для бетона марки по водонепроницаемости W8 в 2 %-ом растворе MgCl2 составляет 1,75∙10-7 м/с, коэффициент массопроводности – 3,55∙10-9 м2/с. Разработаны рекомендации по управлению коррозионной деструкцией цементных бетонов при жидкостной коррозии с помощью кольматации пор. На основании выполненных исследований разработаны практические рекомендации по управлению коррозионной деструкцией цементных бетонов при жидкостной коррозии с помощью кольматации пор для повышения коррозионной стойкости выпускаемых изделий, которые внедрены ОАО Проектное-строительное предприятие «СевКавНИПИагропром» при проектировании строительства объектов сельскохозяйственного назначения в Северо-Кавказском федеральном округе (акт внедрения № 22 от 20.11.2020 г.). Практические рекомендации, направленные на повышение коррозионной стойкости бетонных и железобетонных конструкций, были использованы при проведении экспертизы промышленной безопасности строительных материалов и изделий объектов предприятий опасных производств и других промышленных объектов ООО «Научно-производственное предприятие ЭНЕРГОСЕРВИС». Внедрение результатов научных исследований и предложенных мероприятий при проведении экспертизы строительных объектов позволяет повысить уровень их промышленной безопасности в соответствии с Федеральным законом N 116-ФЗ от 21.07.1997 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (акт внедрения № 65 от 07.12.2020 г.). Введение гидрофобизаторов, согласно рекомендациям, представленным в диссертационном исследовании, позволяет повысить коррозионную стойкость бетонов и увеличить срок безремонтной службы бетонных изделий в 1,5 раза. Результаты научных исследований внедрены в практическую строительную деятельность и использованы для повышения коррозионной стойкости выпускаемых изделий ООО «ХолодБизнесГрупп» (акт внедрения № 44 от 17.11.2020 г.). Теоретические положения диссертационной работы и результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе кафедры нанотехнологий, физики и химии ФГБOУ ВO ИВГПУ при проведении лекционных и лабораторных занятий для обучения магистрантов направления подготовки 15.04.02 «Технологические машины и оборудование» магистерская программа «Антикоррозионная защита оборудования и сооружений» по дисциплинам: «Методы исследования коррозионных процессов оборудования и сооружений», «Физико-химические основы коррозии», «Моделирование процессов коррозии» (акт о внедрении от 01.02.2021 г., ИВГПУ, г. Иваново).